CN101619259A - 一种润滑层薄膜材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种润滑层薄膜材料及其制备方法和应用。该薄膜材料由环氧树脂、聚硫橡胶、二硫化钼、石墨粉、多烯多胺固化剂、助固化剂、金属氧化物和硅烷偶联剂混合均匀后经机械研磨精加工，用乙酸乙酯完全溶解，得到润滑层薄膜材料。该薄膜材料可喷涂(或刷涂)包覆于丁腈胶动态密封件的工作面，形成一层厚度为2～17μm的薄膜，该层具有与橡胶同步柔弹性的润滑层薄膜，摩擦系数低，和丁腈橡胶的相容性好，粘结强度高、能有效减少启动摩擦阻力，起减摩降耗作用，应用于气动密封效果更佳。
Description
技术领域
本发明属于橡胶密封技术领域，特别涉及一种润滑层薄膜材料及其制备方法和应用。
背景技术
橡胶材料的固有特点是摩擦力大，磨擦系数高。用橡胶材料压制的密封件在动态环境条件下使用，因磨擦问题往往影响了密封功效和使用寿命。为此，人们采用多种办法和具体措施进行探索，开展试验研究，力求实现降低或者消除橡胶动密封件的摩擦力问题。目前比较简单的办法是从橡胶的配炼技术着手、在橡胶配方组份中加入能起润滑减摩作用的新型配合剂，在一定程度上能发挥减摩作用。另一种办法是改变动密封件的断面结构，对于单一材质的橡胶密封件也有良好的作用，例如将“O”形断面设计成“X”形断面。较为复杂的方法是将单一材质的密封件变为覆合结构，即在动密封件的工作面贴合一层润滑薄膜或包覆减摩涂层能明显发挥减摩降耗作用。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种柔弹性润滑层薄膜材料；该材料与丁腈胶密封件的相容性好，粘结强度高，摩擦系数低，能明显降低启动摩擦阻力，起减摩降耗作用；能有效提高动态密封件的效能，延长其使用寿命。
本发明的另一目的在于提供一种上述薄膜材料的制备方法。本发明应用了纳米级高性能润滑材料与粘合剂互相渗合、浸润、互相扩散，制成液态薄膜材料。
本发明的再一目的在于提供一种上述薄膜材料包覆丁腈胶动态密封件工作面的用途。将上述薄膜材料包覆于橡胶动态密封件的密封面，固化后形成柔弹性润滑层薄膜。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种润滑层薄膜材料，该薄膜材料由以下按重量份计的组分组成：
环氧树脂 40～100
聚硫橡胶 50～140
二硫化钼 80～200
石墨粉 5～60
多烯多胺固化剂 2～12
助固化剂 2～13
金属氧化物 3～15
硅烷偶联剂 4～13。
上述的一种润滑层薄膜材料，优选由以下按重量百分比计的组分组成：
环氧树脂 16.99％
聚硫橡胶 28.33％
二硫化钼 39.66％
石墨粉 9.92％
多烯多胺固化剂 1.42％
助固化剂 0.85％
金属氧化物 1.70％
硅烷偶联剂 1.13％。
所述环氧树脂的环氧值为0.41～0.56；所述聚硫橡胶的分子量为800～3000。
所述二硫化钼是纳米级二硫化钼；所述石墨粉为纳米级石墨粉。
所述多烯多胺固化剂为三乙烯四胺、二乙烯二胺、多乙烯多胺、己二胺、三乙胺或三乙醇胺；所述助固化剂是2，4，6-三-(二甲氨基甲基)-苯酚、2，2-二(4-羟基苯基)丙烷、间苯二酚、苯酚、间甲酚或乙二硫醇。
所述金属氧化物为二氧化锰、氧化锌、二氧化铅、过氧化锌或三氧化二锑；所述硅烷偶联剂是双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷或γ-巯丙基三甲氧基硅烷。
上述一种润滑层薄膜材料的制备方法，包括以下操作步骤：
(1)称取环氧树脂、聚硫橡胶、二硫化钼、石墨粉、多烯多胺固化剂、金属氧化物、硅烷偶联剂，混合均匀后经机械研磨精加工1～2遍，得到浆料；
(2)用有机溶剂将步骤(1)所得浆料溶解，得到薄膜材料。
步骤(1)所述浆料的细度为3～18μm。
步骤(2)所述有机溶剂和浆料的重量比为7∶1～1∶1；所述有机溶剂为乙酸乙酯、二甲苯、甲苯或二氯乙烷。
上述的一种润滑层薄膜材料可应用于包覆丁腈胶(NBR)动态密封件工作面；所述应用是将薄膜材料喷涂(或刷涂)包覆于丁腈胶动态密封件的工作面，经固化后形成厚度为2μm～17μm的薄膜。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明是将结构型粘合剂与高性能润滑材料的科学配合，构成了既有优良粘合性能，又有突出润滑性能的材料，包覆于橡胶密封件的表面，解决了动密封工作过程的摩擦问题；即将环氧树脂、聚硫橡胶和固化剂配成结构型粘合剂与高性能润滑剂MOS2、石墨粉等相互混合均匀，经精加工后，包覆于橡胶动态密封件表面，可常压室温固化或中温短时间固化(常压室温下固化1天+90℃温度下固化0.5h)成坚韧弹性薄膜；两者粘结牢固，使用过程不脱落，应用操作简便，易被掌握，成本低廉。
(2)本发明柔弹性润滑层薄膜，包覆于一般工况条件使用的用丁腈橡胶压制的旋转密封或往复运动密封件的密封面；因润滑层薄膜具有半自润滑功能，可应用于润滑条件较差，运动速度较快的场合；恶劣条件更显现它的突出性能；密封件复合了柔弹性润滑层薄膜，可降低摩擦与磨耗，能有效延长工作时间和使用寿命，用于气动密封效果更佳。
附图说明
图1是本发明应用个例的外形结构示意图。
图2是本发明应用个例的A-A方向剖面图；其中1为丁腈橡胶密封件；2为柔弹性润滑层薄膜材料。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
称取环氧树脂16.99g、聚硫橡胶28.33g、0号纳米级二硫化钼(干基计含量≥98％，水分≤0.5％，不溶物总含量≤1.5％，铁含量≤0.3％，细度0# 90％≤2.5μm)39.66g、0号纳米级石墨粉(0#石墨粉含量99％，水分≤0.5％，灰分≤1％，PH6～7，颗粒度90％≤2.3μm)9.92g、三乙烯四胺1.42g、2、4、6-三-(二甲氨基甲基)-苯酚0.85g、二氧化锰1.70g、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物1.13g，置于广口容器中，搅拌混合均匀后经机械研磨精加工，得到浆料；用油灰刀将浆料刮入硅橡胶试片模具的模腔中，刮平，在常压、室温下硫化7～10天后，按国家标准进行性能测试。
测得浆料试样的物理机械性能如表1。
表1 浆料试样的物理机械性能
实施例2
称取环氧树脂40g、聚硫橡胶140g、0号纳米级二硫化钼80g、0号纳米级石墨粉40g、二乙烯二胺12g、2，2-二(4-羟基苯基)丙烷13g、氧化锌3g、γ-氨丙基三乙氧基硅烷4g，置于广口容器中，搅拌混合均匀后经机械研磨精加工1次，得到浆料；用乙酸乙酯将上述浆料(乙酸乙酯和浆料的重量比为2∶1)完全溶解喷涂(或刷涂)包覆于丁腈胶动态密封件的工作面(外形结构示意图见图1，A-A方向剖面图见图2)，经固化后形成厚度为2μm的薄膜。
实施例3
称取环氧树脂80g、聚硫橡胶50g、0号纳米级二硫化钼100g、0号纳米级石墨粉5g、多乙烯多胺2g、间苯二酚8g、二氧化铅15g、γ-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷13g，置于广口容器中，搅拌混合均匀后经机械研磨精加工，得到浆料；用二甲苯将上述浆料(二甲苯和浆料的重量比为4∶1)完全溶解喷涂(或刷涂)包覆于丁腈胶动态密封件的工作面(外形结构示意图见图1，A-A方向剖面图见图2)，经固化后形成厚度为17μm的薄膜。
实施例4
称取环氧树脂100g、聚硫橡胶100g、0号纳米级二硫化钼150g、0号纳米级石墨粉60g、己二胺5g、苯酚2g、过氧化锌3g、γ-巯丙基三甲氧基硅烷4g，置于广口容器中，搅拌混合均匀后经机械研磨精加工，得到浆料；用甲苯将上述浆料(甲苯和浆料的重量比为5∶1)完全溶解喷涂(或刷涂)包覆于丁腈胶动态密封件的工作面，经固化后形成厚度为5μm的薄膜。
实施例5
称取环氧树脂40g、聚硫橡胶50g、0号纳米级二硫化钼200g、0号纳米级石墨粉10g、三乙胺8g、间甲酚2g、三氧化二锑5g、γ-巯丙基三甲氧基硅烷5g，置于广口容器中，搅拌混合均匀后经机械研磨精加工，得到浆料；用二氯乙烷将上述浆料(甲苯和浆料的重量比为7∶1)完全溶解喷涂(或刷涂)包覆于丁腈胶动态密封件的工作面，经固化后形成厚度为10μm的薄膜。
实施例6
称取环氧树脂60g、聚硫橡胶60g、0号纳米级二硫化钼120g、0号纳米级石墨粉20g、三乙醇胺8g、乙二硫醇2g、二氧化锰6g、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物8g，置于广口容器中，搅拌混合均匀后经机械研磨精加工，得到浆料；用乙酸乙酯将上述浆料(乙酸乙酯和浆料的重量比为3∶1)完全溶解喷涂(或刷涂)包覆于丁腈胶动态密封件的工作面，经固化后形成厚度为12μm的薄膜。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1、一种润滑层薄膜材料，其特征在于：该薄膜材料由以下按重量份计的组分组成：
环氧树脂 40～100
聚硫橡胶 50～140
二硫化钼 80～200
石墨粉 5～60
多烯多胺固化剂 2～12
助固化剂 2～13
金属氧化物 3～15
硅烷偶联剂 4～13。
2、根据权利要求1所述的一种润滑层薄膜材料，其特征在于：该薄膜材料由以下按重量百分比计的组分组成：
环氧树脂 16.99％
聚硫橡胶 28.33％
二硫化钼 39.66％
石墨粉 9.92％
多烯多胺固化剂 1.42％
助固化剂 0.85％
金属氧化物 1.70％
硅烷偶联剂 1.13％。
3、根据权利要求1所述的一种润滑层薄膜材料，其特征在于：所述环氧树脂的环氧值为0.41～0.56；所述聚硫橡胶的分子量为800～3000。
4、根据权利要求1所述的一种润滑层薄膜材料，其特征在于：所述二硫化钼是纳米级二硫化钼；所述石墨粉为纳米级石墨粉。
5、根据权利要求1所述的一种润滑层薄膜材料，其特征在于：所述多烯多胺固化剂为三乙烯四胺、二乙烯二胺、多乙烯多胺、己二胺、三乙胺或三乙醇胺；所述助固化剂是2，4，6-三-(二甲氨基甲基)-苯酚、2，2-二(4-羟基苯基)丙烷、间苯二酚、苯酚、间甲酚或乙二硫醇。
6、根据权利要求1所述的一种润滑层薄膜材料，其特征在于：所述金属氧化物为二氧化锰、氧化锌、二氧化铅、过氧化锌或三氧化二锑；所述硅烷偶联剂是双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷或γ-巯丙基三甲氧基硅烷。
7、根据权利要求1所述的一种润滑层薄膜材料的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：
(1)称取环氧树脂、聚硫橡胶、二硫化钼、石墨粉、多烯多胺固化剂、金属氧化物、硅烷偶联剂，混合均匀后经机械研磨精加工1～2遍，得到浆料；
(2)用有机溶剂将步骤(1)所得浆料溶解，得到薄膜材料。
8、根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述浆料的细度为3～18μm。
9、根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述有机溶剂和浆料的重量比为7∶1～1∶1；所述有机溶剂为乙酸乙酯、二甲苯、甲苯或二氯乙烷。
10、根据权利要求1所述的一种润滑层薄膜材料应用于包覆丁腈胶动态密封件工作面，其特征在于：所述应用是将薄膜材料喷涂(或刷涂)包覆于丁腈胶动态密封件的工作面，经固化后形成厚度为2μm～17μm的薄膜。
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